HULEVESIEN VIIVYTTÄMINEN RUDUKSEN TUOTTEILLA

Transkriptio

1 Asiakirjatyyppi Raportti Päivämäärä HULEVESIEN VIIVYTTÄMINEN RUDUKSEN TUOTTEILLA

2 Tarkastus Päivämäärä Laatija Tarkastaja Hyväksyjä Kuvaus Niina Siitonen Jari Laihonen, Kimmo Hell, Juha Forsman Mika Tulimaa, Rudus Oy Viite Kannen kuva Rudus

3 SISÄLTÖ 1. Johdanto 1 2. Hulevesien hallinta ja mitoitusperusteet 2 3. Kohde-esimerkit Pientalotontti Kerrostalotontti Kauppakeskus Kaava-aluetarkastelu 5 4. Mitoituksessa käytetyt Ruduksen tuotteet 6 5. Tulokset Pientalotontti Kerrostalotontti Kauppakeskus Kaava-aluetarkastelu Mitoitustaulukko 9 6. Yhteenveto 14

4 1 / JOHDANTO Tässä selvityksessä tarkasteltiin Ruduksen suurimpien betonisten kaivojen ja putkien soveltuvuutta hulevesien viivyttämiseen erilaisissa esimerkkikohteissa. Tavoitteena oli luoda taulukkomuotoinen esitys eri mittaluokan kohde-esimerkeistä ja antaa esimerkkejä siitä miten esimerkiksi kaavassa esitetyn viivytysvaatimuksen mukainen hulevesimäärä saadaan viivytettyä Ruduksen tuotteita hyödyntäen. Esimerkkikohteiksi valittiin erikokoisia alueita; pientalotontti, kerrostalotontti, kauppakeskus sekä alue, jossa on erilaisia maankäyttömuotoja (myöhemmin kaavaalue ). Työssä keskityttiin maanalaisiin viivytysratkaisuihin, eikä siinä huomioitu huleveden johtamista maanpäällisissä rakenteissa, eikä vedenpuhdistukseen tähtääviä ratkaisuja. Rambollissa mitoituksen laati suunnittelija Niina Siitonen. Sisäisessä ohjausryhmässä toimivat laadunvarmistuksen ja projektinjohdon osalta Jari Laihonen, hulevesiasioiden erityisasiantuntijana Kimmo Hell ja geotekniikan erityisasiantuntijana Juha Forsman. Rudukselta yhteyshenkilönä toimi Mika Tulimaa.

5 2 / HULEVESIEN HALLINTA JA MITOITUSPERUSTEET Hulevesien hallinnan tavoitteena on vähentää kaupunkimaisen rakentamisen alueen vesitaseeseen ja vedenlaatuun aiheuttamia muutoksia, jotka usein liittyvät läpäisemättömien pintojen lisääntymiseen sekä tehokkaaseen pintojen kuivattamiseen. Tärkeä osa hulevesien hallintaa on hillitä nopean vedenjohtamisen valuma-alueiden vesistöihin aiheuttamia muutoksia sekä välttää aiheuttamasta muutoksia uomien nykyiseen tilaan. Hulevesien hallinnan perusperiaatteena on vähentää hulevesien syntymistä sekä viivyttää hulevesiä niiden syntypaikalla. Työssä tarkastellut tonttikohtaiset kohde-esimerkit pohjautuvat tonttien viivytysvelvollisuuteen, jolloin yksittäiseltä tontilta purkautuva vesimäärä ei kasva tontin rakentamisen yhteydessä verrattuna vesimäärään, joka tontin alueelta purkautuu luonnontilassa. Tässä työssä tonttien viivytysvaatimuksena on käytetty Kuntaliiton Hulevesioppaassa (2012) esitettyä periaatetta, jonka mukaan hulevettä tulee viivyttää 1 m 3 jokaista päällystettyä 100 m 2 kokoista aluetta kohden. Päällystetyt alueet sisältävät rakennusten kattopinta-alan sekä vettä läpäisemättömillä materiaaleilla pinnoitetut piha-alueet. Kaava-aluetarkastelun viivytystilavuudet on määritetty mallintamalla. Syntyvät virtaamat on laskettu kaavalla jossa Q kuvaa virtaamaa (l/s), i sateen intensiteettiä (l/s/ha) ja A valuma-alueen pinta-alaa (ha). Valumakertoimina selvityksen eri vaiheissa on käytetty taulukossa 1 esitettyjä arvoja. Taulukko 1. Mitoituksessa käytetyt valumakertoimet. Virtaamien ja viivytystilavuuden määrittämisen lisäksi on hulevesisuunnitelmia laadittaessa otettava aina huomioon myös suunnittelualueen maaperäolosuhteet. Maaperään imeyttäminen on hyvä tapa viivyttää ja puhdistaa hulevesiä, mutta maaperä asettaa imeyttämiselle reunaehdot. Saviseen maaperään imeyttäminen ei käytännössä onnistu, koska imeytyminen hyvin pienistä maapartikkeleista muodostuvaan maaperään on niin hidasta. Toisaalta alueilla, joilla saattaa muuten olla imeyttämiseen ihanteellinen maaperä, voi tulla vastaan alueen luokittelu pohjavesialueeksi, jolloin imeyttäminen saattaa olla kiellettyä.

6 3 / KOHDE-ESIMERKIT 3.1 Pientalotontti Pientalotontin osalta valittiin kolme erikokoista esimerkkitonttia, 1000 m 2, 2500 m 2 ja 5000 m 2. Tontin valumakertoimeksi valittiin kirjallisuusarvojen perusteella 30 %, joten 1000 m 2 tontista noin 300 m 2 oletettiin päällystetyksi kattopinta-alaksi sekä päällystetyksi piha-alaksi. Loppuosa pientalotontin pinnasta oletettiin nurmipintaiseksi, jolloin tätä osuutta tontista ei tarvitse huomioida hulevesien viivytysjärjestelmiä mitoitettaessa. Tässä selvityksessä erikokoisten tonttien kovien pintojen määrä perustuu samaan laskentaperiaatteeseen, vaikka todennäköisesti suurempien tonttien päällystettyjen pintojen määrä on kuitenkin pienempi. Kappaleessa 2 esitetyn viivytysvaatimuksen, 1 m 3 viivytettävää hulevettä/100 m 2 päällystettyä pintaa mukaisesti 1000 m 2 tontilla, josta 300 m 2 on päällystettyä pintaa, tulisi viivyttää 3 m 3 hulevettä. Kuvassa 1 on esitetty 1000 m 2 pientalotontin periaatekuva. Kuva 1. Pientalotontin esimerkkikuva, tontin koko 1000 m 2, päällystettyä pintaa yhteensä 300 m Kerrostalotontti Kerrostalontontin esimerkkitontteina toimivat m 2, m 2 sekä m 2 kokoiset tontit, joiden valumakertoimeksi oletettiin 70 %. Näin ollen m 2 tontilla olisi päällystettyä pintaa (mukaan lukien kattopinta-alan sekä päällystetyn piha-alueen) yhteensä 7000 m 2 ja loput 3000 m 2 olisi nurmipintaa, jota ei tarvitse huomioida viivytysvaatimuksissa. Kappaleessa 2 esitettiin hulevesien viivytysvaatimukseksi 1 m 3 viivytettävää hulevettä/100 m 2 päällystettyä pintaa, jolloin m 2 esimerkkitontille, josta 7000 m 2 on päällystettyä pintaa, viivytysvaatimukseksi tulee 70 m 3. Kuvassa 2 on esitetty m 2 kokoisen kerrostalotontin periaatekuva.

7 4 / 15 Kuva 2. Kerrostalotontin esimerkkikuva, tontin koko m 2, päällystettyä pintaa yhteensä 7000 m Kauppakeskus Kauppakeskuksen osalta tutkittiin m 2, m 2 ja m 2 kokoisia esimerkkitontteja. Viivytysvaatimuksena sovellettiin samaa kuin asuintalotonttien kohdalla eli 1 m 3 viivytettävää hulevettä jokaista 100 m 2 päällystettyä pintaa kohden. Ostoskeskustontin valumakertoimeksi valittiin 90 % m 2 tontilla päällystettyä pintaa tulisi m 2, josta esimerkiksi m 2 kattopinta-alaa ja m 2 päällystettyä piha-alaa kuten parkkipaikkoja. Loput m 2 oletettiin päällystämättömäksi nurmipinnaksi, jota ei tarvitse huomioida viivytystilavuuksia laskettaessa. Kuvassa 3 on esitetty periaatekuva m 2 kauppakeskustontista. Kuva 3. Kauppakeskustontin esimerkkikuva, tontin koko m 2, päällystettyä pintaa yhteensä m 2.

8 5 / Kaava-aluetarkastelu Kaava-aluetarkasteluun valittiin kolme erikokoista kaava-aluetta, 5 ha, 10 ha ja 15 ha, joille määritettiin mitoitussade sekä purkuvirtaama. Alueen viivytysvaatimus määritettiin yksinkertaisella valuma-aluemallinnuksella. Kaava-aluetarkastelussa tutkittiin erityyppisiä alueita valumakertoimeen perustuen. Valumakertoimen esimerkkiarvoiksi valikoitiin 30 % (vastaa väljää pientaloaluetta), 50 % (vastaa tiiviisti rakennettua asuinaluetta) ja 70 % (vastaa erittäin tiiviisti rakennettua, esim. kerrostaloaluetta). Kuvassa 4 on esitetty kaava-aluetarkastelun periaate. Kuva 4. Kaava-aluetarkastelun periaate.

9 6 / MITOITUKSESSA KÄYTETYT RUDUKSEN TUOTTEET Mitoitustarkastelussa käytettiin Ruduksen valmistamia suurimpia betonisia kaivoja sekä putkia. Tuotteet on esitetty kuvassa 5. Kuva 5. Mitoituksessa käytetyt Ruduksen suurimmat betoniputket ja -kaivot.

10 7 / TULOKSET 5.1 Pientalotontti Kappaleessa 3.1 esitellyn pientalotonttiesimerkin viivytysratkaisu on esitetty kuvassa 6. Kuva m 2 kokoisen pientalotontin viivytysratkaisuesimerkki. Esimerkkinä esitellyn kaltaiselta 1000 m 2 kokoiselta pientalotontilta, jolla kovaa pintaa on 30 %, tulee viivytettäväksi vesimääräksi 3 m 3 (vaatimuksena viivyttää 1 m 3 /100 m 2 päällystettyä pintaa). Viivyttäminen onnistuu esimerkkitontilla yhden halkaisijaltaan 1,6 m ja hyötykorkeudeltaan 1,75 m olevan kaivon avulla. Jos maaperäolosuhteet mahdollistavat vesien imeyttämisen, voidaan viivytys toteuttaa kaivorenkaalla, jonka pohja on avonainen. Jos maaperäolosuhteet eivät salli viivyttämistä (esim. pohjavesialue), toteutetaan viivytyskaivo tiiviinä. 5.2 Kerrostalotontti Kappaleen 3.2 kaltaisen m 2 kokoisen kerrostalotontin, jonka kovan pinnan osuus on 70 %, viivytysvaatimukseksi tulee 70 m 3 hulevettä. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi 11 kappaleella halkaisijaltaan ja hyötypituudeltaan 2 m olevalla putkella. Esimerkkikuva tästä viivytysratkaisusta on esitetty kuvassa 7.

11 8 / 15 Kuva m 2 kokoisen kerrostalotontin viivytysratkaisuesimerkki. 5.3 Kauppakeskus Kappaleen 3.3 mukaisen m 2 kokoisen kauppakeskuksen tontin hulevesiä tulee viivyttää 900 m 3, kun oletetaan, että tontilla on kovaa pintaa 90 % ja viivytysvaatimuksena on 1 m 3 hulevettä jokaista 100 m 2 päällystettyä pintaa kohden. Viivytys voidaan toteuttaa esimerkiksi 143 putkella, joiden halkaisija sekä hyötypituus ovat 2 m. Kuvassa 8 on esitetty esimerkki viivytysratkaisusta. Kuva m 2 kokoisen kauppakeskustontin viivytysratkaisuesimerkki.

12 9 / Kaava-aluetarkastelu Kaava-aluetarkastelun osalta erityyppisillä kaava-alueilla viivytettävät vesimäärät määritettiin DHI:n Mike Urban ohjelmalla mallintamalla. Tarkastelu tehtiin mallintamalla, jotta viivytystilavuuksissa pystyttäisiin huomioimaan luonnonolosuhteet mahdollisimman hyvin. Näin esimerkiksi kaava-alueen ominaisuuksista riippuva virtaaman viipymä (aika, joka vesipisaralla kestää valua valuma-alueen kauimmaisesta pisteestä purkupisteelle) pystyttiin huomioimaan tarkemmin. On huomioitava, että tämän mitoitustarkastelun perusteella käytännön sovelluskohteissa voidaan kaava-aluetarkastelun osalta tarkistaa hulevesiviivytyksen suuruusluokkaa. Käytännön sovelluskohteissa on aina huomioitava alueen todellinen tilanne ja alueella mahdollisesti tapahtuvat maankäytön muutokset. Lisäksi on selvitettävä alueen luonnonmukainen purkuvirtaama, jonka avulla voidaan määrittää kuinka paljon viivytystilavuutta todella tarvitaan. 5.5 Mitoitustaulukko Tässä kappaleessa on esitetty esimerkkitonttien hulevesien viivytysvaatimukset sekä Ruduksen tuotteet, joilla kyseinen viivytystilavuus saadaan toteutettua (taulukko 2). Lisäksi on esitetty kaava-aluetarkastelun mukaiset viivytysvaatimukset ja viivytystilavuuksien toteutus (taulukko 3). Taulukoissa esiintyvät Ruduksen tuotteet on kuvattu tarkemmin kappaleen 4 kuvassa 5. Taulukoissa esitetyt kaivot ja putket on tapauskohtaisesti mahdollista korvata suuremmalla määrällä esitettyä pienempiä rakenteita. Tällöin on kuitenkin huomioitava, että rakenteiden kokonaistilavuus pysyy samana. Taulukko 2. Esimerkkitonttien viivytysvaatimukset ja niiden toteutus Ruduksen tuotteilla.

13 10 / 15 Taulukko 3. Esimerkkikaava-alueiden hulevesien viivytysvaatimukset ja niiden toteutus Ruduksen tuotteilla.

14 11 / 15

15 12 / 15

16 13 / 15

17 14 / YHTEENVETO Tarkastelussa tutkittiin Ruduksen valmistamien suurimpien putkien ja kaivojen soveltuvuutta hulevesien viivyttämiseen. Työn tuloksena erikokoisille tonteille sekä kaava-alueille saatiin periaatteelliset viivytysmitoitukset ja Ruduksen tuotteet sovitettiin vastaamaan näitä tilavuuksia. Tulokset taulukoitiin ja taulukkotietoa voidaan jatkossa käyttää suuntaa-antavana mittarina todellisia kohteita tarkasteltaessa. Kaikki suunnittelukohteet ovat kuitenkin erilaisia, eikä tässä työssä esitettyjä viivytystilavuuksia voida käyttää sellaisenaan ilman kohdekohtaista mitoitusta. Tuotteilla saadaan luotua hulevesien viivytystilavuutta paikoille, joille maanpäälliset viivytysjärjestelmät eivät sovellu. Hyvänä esimerkkinä tästä toimii työssä tutkittu kauppakeskustontti, jolla kovan pinnan osuus on pysäköintipaikkojen määrän maksimoinnin takia usein lähellä sataa prosenttia, eikä tilaa avoimille järjestelmille ole. Tuotteita voidaan käyttää myös muunlaisilla alueilla, joilla viivytysjärjestelmät halutaan sijoittaa maan alle. Lisäksi betoniset viivytysputket sekä kaivot ovat helppoja huoltokohteita.

18 15 / 15 LIITTEET 1. Periaatekuvat käytetyistä rakenneratkaisuista

19